Тема 1-05-07. История жизни на Земле и методы исследования эволюции (эволюция и развитие живых систем)

Эры геологические

- наиболее крупные деления, принимаемые геологами в прошедшей истории Земли. Соответствующие данной Э. геологические отложения отличают наименованием группы. В настоящее время общеприняты 4 эры и группы: 1) архейская или эозойская, от которой иногда отделяют еще особую альгонскую группу; 2) палеозойская; 3) мезозойская и 4) самая новая, кайнозойская, к которой причисляется и переживаемый нами период. Эры и группы в свою очередь подразделяются на системы и периоды (см.) и характеризуются главным образом свойственной им флорой и фауной. Из отложений архейской группы известны лишь немногие проблематические остатки низших морских организмов. В палеозойскую эру морская фауна беспозвоночных достигает высокой степени развития и значительного разнообразия. Из позвоночных обилуют панцирные рыбы с наружным скелетом, а в конце эры появляются и многочисленные наземные позвоночные — земноводные и пресмыкающиеся. Растительность вначале выражена по преимуществу морскими водорослями, но скоро и на материках развивается роскошная растительность, состоящая по преимуществу из древовидных папоротников, плаунов, а также цикадовых и хвойных. В мезозойскую эру появляются первые млекопитающие и птицы, но характеризуется органический мир этой эры громадным развитием аммонитов из головоногих моллюсков, земноводных и пресмыкающихся позвоночных. Из растений к цикадовым и хвойным присоединяются и в конце эры получают преобладание лиственные деревья. В кайнозойскую эру флора и фауна постепенно приближаются к современной и появляется на земле человек. Как выяснилось с развитием геологических знаний, деление протекших периодов жизни Земли на 4 эры в значительной мере произвольно и искусственно. Притом и промежутки времени, соответствующие отдельным эрам, крайне неравномерны. Продолжительность архейской эры во много раз превышает продолжительность всех последующих эр в их совокупности; палеозойская — много продолжительнее мезозойской, а кайнозойская, по сравнению с предшествующими, является настолько кратковременной, что представляет как бы одну страничку в толстом томе истории Земли.

Фотосинтез

Фотосинтез — процесс синтеза органических веществ за счет энергии света. Организмы, которые способны из неорганических соединений синтезировать органические вещества, называют автотрофными. Фотосинтез свойственен только клеткам автотрофных организмов. Гетеротрофные организмы не способны синтезировать органические вещества из неорганических соединений.

Клетки зеленых растений и некоторых бактерий имеют специальные структуры и комплексы химических веществ, которые позволяют им улавливать энергию солнечного света.

Многоклеточные

Многоклеточные организмы, животные и растения, тело которых состоит из многих клеток и их производных (различные виды межклеточного вещества).

Филогенез

Филогенез - историческое развитие организмов; эволюция органического мира, различных систематических групп, отдельных органов и их систем.

Онтогенез

Онтогенез - совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований организма от его зарождения до конца жизни. У многоклеточных организмов онтогенез обычно сопровождается сложной перестройкой со многими периодами. Различают:

- пренатальный онтогенез;

- постнатальный онтогенез; а также

- онтогенез отдельных органов и систем.

Онтогенез делится на эмбриональный и постэмбриональный периоды.

Адаптация

Биологическая адаптация (от лат. adaptatio — приспособление) — приспособление организма ко внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие

Ароморфоз

Ароморфоз (от греч. аро - "поднимаю" и морфозис - "образец, форма"; также арогенез, морфо-физиологический прогресс) - прогрессивное эволюционное изменение строения, приводящее к общему повышению уровня организации и интенсификации функций живых организмов.

Флора и Фауна

Флора (в ботанике, лат. flora) — исторически сложившаяся совокупность видов растений, распространённых на определённой территории в настоящее время или в прошедшие геологические эпохи. Комнатные растения, растения в оранжереях и т. п. не входят в состав флоры.

Название термина произошло от имени римской богини цветов и весеннего цветения Флоры (лат. Flora).

На практике под выражением «Флора определённой территории» нередко понимают не все растения данной территории, а только сосудистые растения (Tracheophyta); растения других групп, как правило, рассматриваются отдельно в силу особенностей методики сбора и определения.

Фауна (новолат. fauna, от лат. Fauna — богиня лесов и полей, покровительница стад животных) — исторически сложившаяся совокупность видов животных, обитающих в данной области и входящих во все её биогеоценозы. Домашние животные, животные в зоопарках и т. п. не входят в состав фауны. В понятие фауны вкладывается как систематическое, так и географическое содержание, поэтому принцип ограничения должен быть географическим (фауна острова Куба, фауна Зимбабве, фауна Евразии и т. д.) и систематическим (фауна птиц [орнитофауна], фауна насекомых [энтомофауна], фауна рыб [ихтиофауна] и т. д.). Последнее обстоятельство связано с тем, что на практике невозможно получить полный список видов данной территории по причине как огромного их разнообразия, так и недостатка специалистов-систематиков.

Основные методы изучения эволюционного процесса

Рассмотрим главнейшие из методов изучения эволюционного процесса, представляемых биологическими дисциплинами в последовательности, которая отражает проникновение эволюционных идей в эти дисциплины: сначала палеонтологические, биогеографические, морфологические, эмбриологические и систематические, а затем данные генетики, биохимии, молекулярной биологии.

Палеонтологические методы. По существу, все без исключения методы палеонтологии как науки об ископаемых организмах могут рассматриваться как методы изучения эволюционного процесса.

Биогеографические методы. Биогеография дает в руки исследователей методы, позволяющие проанализировать общий ход эволюционного процесса в самых разных масштабах.

Морфологические методы. Использование морфологических (сравнительно-анатомических, гистологических и др.) методов изучения эволюции основано на принципе: глубокое внутреннее сходство организмов может показать родство сравниваемых форм.

Генетические методы изучения эволюции разнообразны. Это и прямое определение генетической совместимости сравниваемых форм (например, посредством гибридизации), и анализ цитогенетических особенностей организмов.

Эмбриологические методы. Эмбриология располагает целым арсеналом методов изучения эволюционного процесса. Среди них главные: выявление зародышевого сходства и изучение рекапитуляции.

Экологические методы. Экология, изучая условия существования и взаимоотношения между живыми организмами, играет важную роль в познании процессов эволюции.

Методы молекулярной биологии. Уже Ч. Дарвин сделал успешные попытки использовать биохимические показатели для установления систематической принадлежности тех или иных форм.

Биохимический полиморфизм. Начиная с 60-x годов в практику микроэволюционных исследований широко входит метод изучения вариаций белков, обнаруживаемых с помощью электрофореза (Р. Левонтин). С помощью этого метода можно с большей точностью, чем прежде, определять уровень генетической изменчивости в популяциях, а также степень сходства и различия между популяциями по сумме таких вариаций.